Qu'est ce qu'un gaz

[invite6b2d3a26]

Bonjour,

Un gaz à température ambiante est une somme d'atomes ou molécules qui bougent à toute vitesse dans tous les sens. Je pense que la force thermique est capable de casser les liaisons entre les atomes pour rendre les atomes ou molécules libres...sinon c'est un liquide comme l'eau par exemple. Si j'arrive à assembler des atomes et que la liaison est forte, est-ce que mon assemblage est encore un gaz ? exemple je fabrique un morceau de tube en nanoparticules (tout petit) est-ce qu'il peut être considéré comme un gaz ? bouger dans l'espace à cause de la force thermique ? Est ce que la force thermique est capable de détruire n'importe qu'elle liaison d'assemblage d'atomes ?

Merci d'avance
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[invitec17b0872]

Bonjour,

Fournir de la chaleur, càd travailler à des fortes températures, c'est fournir de l'énergie. En effet, énergie et température sont liées par un facteur, , constante de Boltzmann.

Ainsi, quand on chauffe de la glace au dessus de 0°C, on lui fournit assez d'énergie pour rompre les liaisons qui constituent la glace et passer à l'état liquide. Le même raisonnement se tient à 100°C pour la vapeur d'eau.

Un gaz est un état de la matière dilué où les particules qui le constituent "interagissent peu" (où la difficulté réside à définir "peu devant quoi ?") et qui a la propriété d'occuper tout le volume qui lui est offert.

Ce qui nous apparait comme solide ou liquide n'est en fait dans cet état de la matière que pour une température donnée, bien souvent vers 25°C. A priori, on conçoit qu'en chauffant, on cède de l'énergie aux constituants du système jusqu'à ce que l'énergie liée à la température suffise à vaincre les liaisons responsables de la cohésion.

Bon courage !

[invite6b2d3a26]

si on assemble quelques atomes de fer, disons je sais pas, 5 par exemple est-ce que cela constitue toujours un gaz ? hormis les problème de gravitation...

[invitec17b0872]

si on assemble quelques atomes de fer, disons je sais pas, 5 par exemple est-ce que cela constitue toujours un gaz ? hormis les problème de gravitation...

Puisque vous les assemblez non, car vous établissez des interactions entre ces 5 atomes qui assurent la cohésion de l'assemblage.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6b2d3a26]

d'accord ce n'est plus un gaz, ce morceau bouge t-il dans l'espace ?

[invitec17b0872]

Tout dépend :
pour qu'il "flotte" dans l'espace, il faut que l'agitation thermique soit plus forte que le poids de l'agrégat, de sorte qu'on puisse le négliger.
Bien souvent, pour les gaz, il faut considérer les interactions entre les constituants et le poids, les lois de la thermodynamique amènent alors à une certaine distribution de la densité de gaz dans l'espace qui n'est pas uniforme.
Selon votre niveau, renseignez-vous sur le "facteur de Boltzmann" ou "l'atmosphère isotherme"...mais ça peut être délicat !!

Bon courage !

[invite6b2d3a26]

ok, merci
sinon sur Wikipédia j'ai lu qu'à un vide poussé 10-8Pa on a encore 2.4*10e6 molécules mais le trajet moyen est de 10e5 km !!! cela me parait énorme !!! comme faire autant de distance sans collision ???

[Tiluc40]

ok, merci
sinon sur Wikipédia j'ai lu qu'à un vide poussé 10-8Pa on a encore 2.4*10e6 molécules mais le trajet moyen est de 10e5 km !!! cela me parait énorme !!! comme faire autant de distance sans collision ???

Bonsoir,
Tu as dû mal lire. Parler d'un nombre de molécules n'a pas de sens ici, mais une densité si! (c'est donc 2.4*10⁶ molécules/mm³). Quand à 10⁵km, c'est le libre parcours moyen à une pression de 10^-10 Pa, toujours d'après wikipedia. Néanmoins, sur quoi te bases tu pour dire que ce libre parcours moyen c'est énorme ? A basse pression, tu as de moins en moins de molécules, et la probablilité de collision diminue donc. N'oublie pas que la taille des molécules est extrémement petite (~dixième de nanomètre pour les molécules simples type O₂), donc il y a peu de chance qu'elles se rencontrent lorsqu'elles se font "rares"

[invitec17b0872]

Re,

Et pour compléter la réponse de Tiluc40, il ne faut pas perdre de vue que les notions de libre parcours moyen et cie sont des notions statistiques qui ne traduisent pas la réalité immédiate et locale des collisions.
Notons également que le libre parcours moyen correspond à la distance qui sépare deux collisions entre les particules et non pas avec une des parois du récipient. Ainsi un libre parcours moyen plus grand que les dimensions du récipient n'est pas incompatible avec la notion de pression.

[invite6b2d3a26]

N'oublie pas que la taille des molécules est extrémement petite

Oui ! j'ai oublié ! merci

Dans l'atmosphère, pourquoi n'y a t-il pas des éléments Fe ou autre qui se baladent. C'est vrai qu'un gaz Fe serait à très forte température, mais je me demande pourquoi à température ambiante ce n'est pas possible. Si je prends un atome de Fe il va être collisioné par l'oxygène et l'azote, il va tomber à cause de la gravitation ? Il va s'attacher à d'autres molécules ? Je ne comprends pas pourquoi on ne pourrait pas faire de la poudre d'atome, la balancer dans l'air et qu'il agisse comme un gaz ? Qu'est ce qui dit qu'une molécule va retomber au sol ? ou qu'elle ne peut être brasser indéfiniment par la température et ainsi agir comme un gaz ? bien entendu il faut que la proportion soit faible ...je parle de Fe mais on pourrait prendre n'importe qu'elle molécule.

[invitec17b0872]

Re,

Renseignez-vous sur l'état standard de la matière. Parmi tous les états possibles de la matière, chacun à son propre domaine d'existence, et j'entends par domaine une gamme précise de pression et de température.
L'eau H2O, à la pression atmosphérique et à 25 °C, elle est liquide, elle n'est pas gazeuse. Le dioxygène lui est gazeux, etc.
Pour le fer (en suivant votre exemple), dans ces mêmes conditions il est solide. Or ce sont les conditions qui règnent à la surface de la Terre, aussi aurez-vous beaucoup de mal à trouver du fer ne serait-ce que liquide.
Si vous vous souvenez de vos cours de 2de, vous avez appris (ou vous apprendrez, je ne sais pas) qu'on retrouve beaucoup d'éléments métalliques dans l'atmosphère du Soleil, qu'on détecte grâce à son spectre de raies. Dans ces conditions, les métaux sont présents dans l'atmosphère.

[invite6b2d3a26]

oui, je me souviens... un peu

cependant j'essaie de comprendre pourquoi un atome de n'importe quoi qui n'est pas sous forme gazeuse à la température ambiante ne peut pas se faire collisionner et agir comme un atome de gaz, comment cela se passe t-il au niveau de la matière ? Il tombe ? Il s'allie à quoi ? merci de m'expliquer

[invite6dffde4c]

Bonjour.
En fait, il est possible que l'on trouve des atomes de fer dans l'atmosphère. Tous les corps ont une pression de vapeur qui augmente avec la température. Et un morceau de fer sera en équilibre avec une pression partielle de vapeur de fer égale, précisément, à sa pression de vapeur.
Mais la pression de vapeur du fer à la température ambiante est extrêmement faible.
Vous avez, dans ce document pdf, la figure 2 qui vous donne des mesures de la pression de vapeur du fer en fonction de la température.
Si on extrapole la droite, on obtient une pression partielle de vapeur de fer de 4 10^(-58) Pa à 300 K.
Ceci correspond à un atome de fer dans un volume d'air de 3,7 10^34 m3, ce qui fait un volume quelques 10^14 fois celui de la terre.
Tout compte fait, vos chances de trouver un seul atome de fer dans l'atmosphère sont plutôt petites.
Mais il y a des métaux qui ont des pressions de vapeur plus grandes.
Au revoir.

PS: je n'ai pas vérifié mes calculs.

[invite6b2d3a26]

D'accord je comprends mieux

1/ si (avec des si on ...je sais) j'achète une machine à séparer des atomes (je sais pas si ça existe) X qui sont solides à la température ambiante, que font ces atomes, ils tombent au sol ? il s'associent ? pourquoi ne s'envolent t-ils pas dans l'air grâce aux collisions des atomes O et N ? Pourquoi n'y a t-il pas mélange ? je sais pas si je me fais comprendre ...

2/ J'ai une boite où il y a le vide intergalactique (il est théoriquement possible de se déplacer dans cette espace), je place à l'intérieur des atomes X qui ne réagissent pas entre eux et qui ne réagissent pas avec les parois de la boites (ça doit être possible). Maintenant, je place la boite à la température ambiante (je chauffe avec un chalumeau). Que se passe t-il pour les atomes X, ils bougent comme un gaz ? Ils vibrent sur la paroi ? voilà c'est ce que je cherche à comprendre ...

[invite6dffde4c]

Re.
1- si ce sont des atomes (comme l'or) qui ne réagissent pas avec les gaz de l'air, ils tomberont très lentement à terre, à cause de la viscosité de l'air ou aux chocs avec les molécules de l'air, ce qui est la même chose.
2- Quand vous placez vos atomes (mettons de l'hélium) dans la boite ils iront directement se cogner contre une paroi, car vous ne pouvez pas les placer immobiles (car ils ne seront pas au zéro absolu). Donc ils passeront leur temps à rebondir sur les parois et prendront, en moyenne, la température des parois. Quelque soit la température.
A+

[invite6b2d3a26]

1/ ok ! à ce titre heureusement sinon on respirerait de la m... !

2/ si X est un atome qui est solide à la température ambiante (je l'ai omis dans mon message) ?

[invite6dffde4c]

1/ ok ! à ce titre heureusement sinon on respirerait de la m... !

2/ si X est un atome qui est solide à la température ambiante (je l'ai omis dans mon message) ?

Re.
Il n'y a pas d'atome solide ou gazeux.
Si l'énergie de liaison entre deux atomes est supérieure à l'énergie d'agitation thermique, alors les atomes resteront liés. Cette énergie de liaison dépend (entre autres choses) du nombre d'atomes déjà colles. Ainsi, deux atomes azote lient très fortement pour faire une molécule, mais un troisième ne se lie aps assez pour former une molécule de 3 atomes. Par contre, dans le cas de l'oxygène c'est possible.
Quand vous refroidissez les atomes (leur enlevez de l'énergie thermique, de l'agitation), alors ils ont plus de chances de rester ensemble.

Et pour décrire plus exactement ce qui arrive avec les surfaces et les atomes qui tapent dessus, sachez que toutes les surfaces sont recouvertes d'une couche de "merde", formée surtout par des hydrocarbures et un peu par des molécules de gaz de l'air. Et cette couche de merde se forme presque instantanément (en quelques fractions de seconde) quand vous exposez une surface sans couche à l'atmosphère ordinaire.
Dans un appareil sous vide, il y a aussi une couche de merde qui ne se décolle partiellement qu'en chauffant les parois à plusieurs centaines de °C.
Pour réussir à décaper une surface sous vide, il faut la bombarder avec des ions lourds assez énergétiques pour arracher les atomes collés à la surface. Et il faut que le vide dans l'appareil soit suffisamment bon, pour que les surfaces restent propres un certain temps. Il faut une pression quelques 10^12 fois plus faible que la pression atmosphérique pour que les surfaces restent propres quelques 20 minutes.

Donc, dans la réalité, si vous lâchez un atome quelconque dans une chambre à vide avec les surfaces propres, il se collera aux surfaces à moins que la température des surfaces soit assez élevée pour que les atomes ne puissent pas rester collés.

Alors vous voyez que votre notion d'atome "solide à la température ambiante" n'a pas de sens.
Au revoir.

[invite6b2d3a26]

ok merci !